專(zhuān)利名稱(chēng)：臨界放電加工間隙的測(cè)量方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種臨界放電間隙的測(cè)量方法，具體是一種臨界放電加工間隙的測(cè)量方法。用于特種加工技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
放電加工的重要特征之一就是必須使電極與工件之間保持一定的距離，以保證放電加工的順利進(jìn)行。臨界放電間隙則是指在一定開(kāi)放電壓作用下，正負(fù)電極之間的介質(zhì)剛剛能夠被擊穿的極間距離。由于臨界放電間隙大小關(guān)系到加工液的氣化爆炸、加工屑的排除通道，以至與放電加工特性有關(guān)，另一方面，在估算電火花加工精度方面，都有著非常重要的參考作用。因此在放電加工研究和電加工機(jī)床設(shè)計(jì)中經(jīng)常會(huì)用到該臨界擊穿值，所以簡(jiǎn)單、方便、可靠、低成本的臨界放電間隙的測(cè)試技術(shù)是具有非常重要的應(yīng)用價(jià)值的。
目前，就公開(kāi)發(fā)表的文獻(xiàn)中，還未見(jiàn)到有關(guān)于臨界放電間隙測(cè)試方法的報(bào)道。僅有少量的文獻(xiàn)報(bào)道了關(guān)于放電間隙的測(cè)試方法，這些方法中或是借助于自行設(shè)計(jì)的專(zhuān)用裝置進(jìn)行測(cè)試或是利用利用平均加工間隙對(duì)放電間隙進(jìn)行推測(cè)。經(jīng)檢索發(fā)現(xiàn)，安立寶在《航空精密制造技術(shù)》1994年第30卷第6期pp16-18發(fā)表的“電火花精加工間隙特性研究”一文中論述了放電間隙(文獻(xiàn)中稱(chēng)加工間隙)的測(cè)試方法，該方法是利用自行設(shè)計(jì)的間隙調(diào)節(jié)手動(dòng)專(zhuān)用裝置，代替機(jī)床伺服進(jìn)給來(lái)改變極間距離，在打開(kāi)脈沖電源后，通過(guò)手動(dòng)進(jìn)給電極，直至正常加工狀態(tài)(通過(guò)示波器觀察電波和脈沖計(jì)數(shù)器顯示放電頻率)，此時(shí)立即停止手動(dòng)進(jìn)給，關(guān)閉脈沖電源，并記錄此時(shí)千分表讀數(shù)，然后繼續(xù)手動(dòng)緩進(jìn)給工具電極，直至與工件表面發(fā)生接觸，記錄此刻千分表讀數(shù)，千分表兩次讀數(shù)的差值，即為該加工條件下的放電間隙值。但是該方法是必須設(shè)計(jì)專(zhuān)用手動(dòng)間隙調(diào)節(jié)裝置后，才可以進(jìn)行測(cè)試的，并且該測(cè)試方法在測(cè)試精度方面有值得商榷的地方，如由于測(cè)試時(shí)是關(guān)閉脈沖電源后，繼續(xù)手動(dòng)緩進(jìn)給工具電極，直至與工件表面發(fā)生接觸，從而測(cè)得放電間隙的，其最大不足就是需要專(zhuān)用手動(dòng)間隙調(diào)節(jié)裝置，測(cè)試成本高；由于使用手動(dòng)進(jìn)給時(shí)，單位時(shí)間的進(jìn)給量不會(huì)大，很有可能在臨界放電間隙處產(chǎn)生放電后引發(fā)連續(xù)脈沖放電，誤將臨界放電間隙當(dāng)作放電間隙，因此出現(xiàn)原理上的誤差，測(cè)試誤差較大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足和缺陷，提供一種臨界放電加工間隙的測(cè)量方法，使其低成本，直接根據(jù)臨界放電間隙原理制定測(cè)試方案，減少測(cè)量誤差，提高精度，方法簡(jiǎn)單易行，結(jié)果可靠，準(zhǔn)確。
本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，本發(fā)明所指的臨界放電間隙是指工件和電極之間剛剛能夠產(chǎn)生放電的距離，根據(jù)這個(gè)原理，測(cè)量方法步驟如下(1)首先使電極與工件接觸，接觸點(diǎn)為A點(diǎn)，工件平面與平面XOY平行，并設(shè)定此接觸A點(diǎn)的坐標(biāo)位置為零(X＝Y(jié)＝Z＝0)，然后使電極沿Z軸回退(上升)1mm到坐標(biāo)B點(diǎn)。一般放電加工的極間距離不會(huì)超過(guò)1mm，因此設(shè)定Z軸回退1mm為不可能放電位置。
(2)為了減少工件和電極之間相互影響，使電極沿X正方向或負(fù)方向平移某一距離ΔX(或-ΔX)到C點(diǎn)。
(3)此時(shí)，使用機(jī)床自帶的手動(dòng)操縱控制盒，沿Z軸方向，手動(dòng)下降一個(gè)可能的最小距離Δt后，設(shè)定電極加工方向?yàn)閄方向，即向原點(diǎn)(X＝0)進(jìn)行加工，啟動(dòng)加工鍵，電極以距離工件表面Z＝1mm-Δt的高度(間隙)，經(jīng)過(guò)ΔX路經(jīng)后平行地加工到達(dá)X＝0點(diǎn)處。
(4)觀察工件和電極之間是否產(chǎn)生了放電，如果工件和電極之間產(chǎn)生放電了，距離1mm-Δt就是臨界放電間隙；如果沒(méi)有放電，使電極返回到C點(diǎn)，然后再使電極與工件表面距離減小2×Δt，即沿Z方向下降2×Δt，重復(fù)上述向X＝0點(diǎn)處加工過(guò)程，直到工件和電極之間出現(xiàn)放電，若經(jīng)過(guò)n次電極與工件之間距離減小后產(chǎn)生第一次放電，則臨界放電間隙為1mm-n×Δt.
以上是當(dāng)工件表面與XOY平面平行，電極在XOZ面內(nèi)移動(dòng)，加工方向?yàn)閄(-X)軸，測(cè)量方向?yàn)閆軸時(shí)的臨界放電測(cè)試方法。同理，當(dāng)電極在YOZ面內(nèi)移動(dòng)，加工方向?yàn)閅(-Y)軸，測(cè)量方向?yàn)閆軸時(shí)，重復(fù)步驟1)~4)測(cè)量操作過(guò)程，同樣可以進(jìn)行臨界放電實(shí)驗(yàn)，測(cè)得臨界放電間隙。
或者工件和電極繞Y軸順(逆)時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)90°后，使電極在XOZ面內(nèi)移動(dòng)，加工方向?yàn)閅(-Y)軸或Z(-Z)軸，測(cè)量方向?yàn)閄(-X)軸時(shí)，重復(fù)步驟1)~4)測(cè)量操作過(guò)程，即工件表面與YOZ平行，沿著Y軸或Z軸兩個(gè)方向進(jìn)行臨界放電實(shí)驗(yàn)，同樣可測(cè)得臨界放電間隙。
或者工件和電極繞X軸順(逆)時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)90°后，使電極在YOZ面內(nèi)移動(dòng)，加工方向?yàn)閄(-X)軸或Z(-Z)軸，測(cè)量方向?yàn)閅(-Y)軸時(shí)，重復(fù)步驟1)~4)測(cè)量操作過(guò)程，即工件表面與YOZ平行，沿著X軸或Z軸兩個(gè)方向進(jìn)行臨界放電實(shí)驗(yàn)，同樣可測(cè)得臨界放電間隙。
上述中的旋轉(zhuǎn)方向?yàn)檠刈鴺?biāo)軸的正方向看去，與鐘表指針運(yùn)動(dòng)方向一致為順時(shí)針，相反為逆時(shí)針。
本發(fā)明的有益效果1)成本低，測(cè)試時(shí)除了放電加工機(jī)，電極，工件，加緊裝置之外，不需要任何其他輔助設(shè)備和儀器儀表或?qū)Ｓ醚b置；2)方法操作簡(jiǎn)單易行，可靠，并且不受其它條件的限制；3)如果不考慮實(shí)驗(yàn)的隨機(jī)離散性，方法測(cè)試精度高，重復(fù)性好，無(wú)原理性誤差，測(cè)試精度就是該機(jī)床在進(jìn)給方向上的手動(dòng)進(jìn)給精度。如當(dāng)手動(dòng)進(jìn)給精度為1μm時(shí)，該測(cè)試方法精度也是1μ；4)解決了放電加工中測(cè)試臨界放電間隙的問(wèn)題，為研究放電加工機(jī)理，特別是研究加工液的氣化爆炸、加工屑的排除通道大小，放電的安定性，估算電火花加工精度，以至研究放電加工特性都有著非常重要的作用和參考價(jià)值。


圖1本發(fā)明方法原理2臨界放電時(shí)的放電痕圖具體實(shí)施方式
結(jié)合附圖和本發(fā)明方法的內(nèi)容提供以下實(shí)施例1.準(zhǔn)備工作在車(chē)床上加工電極(紫銅Φ10)側(cè)面和端面，在磨床上將工件(材料Cr13，尺寸50×30)上下兩面磨平，上下兩個(gè)面的平行度為3μm。并用砂紙(600#，1000#，1500#，3000#)分別將電極端面和工件表面研磨至光亮。研磨電極時(shí)側(cè)面與端面垂直度3μm，2.安裝將工件安裝在夏米爾35系列電火花機(jī)床的工作臺(tái)上并加緊，然后將電極裝入主軸夾頭中。
3.設(shè)定使電極與工件在A點(diǎn)(見(jiàn)附圖1)接觸并設(shè)定此點(diǎn)A的坐標(biāo)X＝Y(jié)＝Z＝0。然后將電極升至Z＝1mm，再將電極沿X軸正方向移動(dòng)到X＝100mm(此時(shí)電極端面已遠(yuǎn)離工件表面)。設(shè)定加工方向?yàn)閄軸，從X＝100mm處加工到X＝0點(diǎn)處。
4.測(cè)試過(guò)程首先使用放電加工機(jī)床自帶的控制盒使電極在Z軸方向下降1μm，啟動(dòng)加工鍵，結(jié)果沒(méi)有放電。重復(fù)過(guò)程3和4，使電極回到X＝100，Y＝0，Z＝1的位置后，再次使電極下降2μm，啟動(dòng)加工按鈕，直到下降900μm，即間隙為0.1mm時(shí)才有第一次放電并且是單發(fā)放電.為了驗(yàn)證測(cè)試結(jié)果的正確性分別使用了加工條件1和加工條件2，測(cè)試結(jié)果如下

*加工條件1開(kāi)放電壓＝120V；放電電流＝24A；脈沖寬度＝200μs；平均擊穿延時(shí)參考值30。
*加工條件2開(kāi)放電壓＝120V；放電電流＝32A；脈沖寬度＝200μs；平均擊穿延時(shí)參考值30。
臨界放電結(jié)果見(jiàn)附圖2(a)(b)(a)圖為加工條件1時(shí)的臨界放電間隙的放電痕照片，由圖可以看出，放電痕還沒(méi)有完全形成完整的放電坑，并且只有一個(gè)，而剛剛能夠產(chǎn)生擊穿放電的放電痕也應(yīng)是不完全放電放電痕。
(b)圖為加工條件2時(shí)放電后工件上臨界放電痕照片，與條件1相比，僅僅是放電電流大了，放電痕仍然是一個(gè)不完全放電的結(jié)果。
權(quán)利要求
1.一種臨界放電加工間隙的測(cè)量方法，其特征在于，步驟如下(1)首先使電極與工件接觸，接觸點(diǎn)為A點(diǎn)，工件平面與XOY平行，并設(shè)定此接觸點(diǎn)A的坐標(biāo)位置為零X＝Y(jié)＝Z＝0，然后使電極沿Z軸回退1mm到坐標(biāo)B點(diǎn)；(2)為了減少工件和電極之間相互影響，使電極沿X正方向或負(fù)方向平移某一距離ΔX或-ΔX到C點(diǎn)；(3)此時(shí)，使用機(jī)床自帶的手動(dòng)操縱控制盒，沿Z軸方向，手動(dòng)下降一個(gè)最小距離Δt后，設(shè)定電極加工方向?yàn)閄方向，即向原點(diǎn)X＝0進(jìn)行加工，啟動(dòng)加工鍵，電極以距離工件表面Z＝1mm-Δt的間隙，經(jīng)過(guò)ΔX路徑后平行地加工到達(dá)X＝0點(diǎn)處；(4)觀察工件和電極之間是否產(chǎn)生了放電，如果產(chǎn)生放電了，距離1mm-Δt就是臨界放電間隙，否則將電極返回到C點(diǎn)，然后再使電極與工件表面距離減小2×Δt，即沿Z方向下降2×Δt，重復(fù)上述向X＝0點(diǎn)處加工過(guò)程，直到工件和電極之間出現(xiàn)放電，若經(jīng)過(guò)n次電極與工件之間距離減小后產(chǎn)生第一次放電，則臨界放電間隙為1mm-n×Δt。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的實(shí)用臨界放電加工間隙的測(cè)量方法，其特征是，或者當(dāng)電極在YOZ面內(nèi)移動(dòng)，加工方向?yàn)閅或者-Y軸，測(cè)量方向?yàn)閆軸時(shí)，重復(fù)步驟1)-4)測(cè)量操作過(guò)程，進(jìn)行臨界放電實(shí)驗(yàn)，測(cè)得臨界放電間隙。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的臨界放電加工間隙的測(cè)量方法，其特征是，或者工件和電極繞Y軸順或逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)90°后，使電極在XOZ面內(nèi)移動(dòng)，加工方向?yàn)閅或-Y軸或Z或-Z軸，測(cè)量方向?yàn)閄或-X軸時(shí)，重復(fù)步驟1)-4)測(cè)量操作過(guò)程，即工件表面與YOZ平行，沿著Y軸或Z軸兩個(gè)方向進(jìn)行臨界放電實(shí)驗(yàn)，測(cè)得臨界放電間隙。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的臨界放電加工間隙的測(cè)量方法，其特征是，或者工件和電極繞X軸順或逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)90°后，使電極在YOZ面內(nèi)移動(dòng)，加工方向?yàn)閄或-X軸或Z或-Z軸，測(cè)量方向?yàn)閅或-Y軸時(shí)，重復(fù)步驟1)-4)測(cè)量操作過(guò)程，即工件表面與YOZ平行，沿著X軸或Z軸兩個(gè)方向進(jìn)行臨界放電實(shí)驗(yàn)，測(cè)得臨界放電間隙。
全文摘要
一種用于特種加工技術(shù)領(lǐng)域的臨界放電加工間隙的測(cè)量方法，首先使電極與工件接觸，接觸點(diǎn)為A點(diǎn)，其坐標(biāo)位置為零X＝Y(jié)＝Z＝0，工件平面與XOY平行，使電極沿Z軸回退1mm到坐標(biāo)B點(diǎn)；使電極沿X正成負(fù)方向平移距離ΔX或－ΔX到C點(diǎn)；此時(shí)，使用手動(dòng)操縱控制盒，沿Z軸方向手動(dòng)下降一個(gè)最小距離Δt后，電極加工向原點(diǎn)X＝0進(jìn)行加工，電極以距離工件表面Z＝1mm－Δt的間隙，經(jīng)過(guò)ΔX后平行地加工到達(dá)X＝0點(diǎn)處；如果此時(shí)產(chǎn)生放電，距離1mm－Δt就是臨界放電間隙，否則將電極返回到C點(diǎn)，然后再使電極與工件表面距離減小2×Δt，重復(fù)上述向X＝0點(diǎn)處加工過(guò)程，直到出現(xiàn)放電，若經(jīng)過(guò)n次電極與工件之間距離減小后產(chǎn)生第一次放電，則臨界放電間隙為1mm－n×Δt。
文檔編號(hào)B23H1/00GK1593845SQ20041002520
公開(kāi)日2005年3月16日 申請(qǐng)日期2004年6月17日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月17日
發(fā)明者郭常寧, 馬春翔, 雍耀偉 申請(qǐng)人:上海交通大學(xué)